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《专题强化 圆周运动的综合分析》圆周运动PPT优秀课件

发布于:2020-05-03 14:24:17

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《专题强化 圆周运动的综合分析》圆周运动PPT优秀课件

第一部分内容:学习目标

1.会分析竖直面内的圆周运动,掌握轻绳、轻杆作用下圆周运动的分析方法.

2.掌握圆周运动临界问题的分析方法.

... ... ...

专题强化圆周运动的综合分析PPT,第二部分内容:01探究重点 提升素养

竖直面内的圆周运动

1.竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型

如图1所示,甲图中小球受绳拉力和重力作用,乙图中小球受轨道的弹力和重力作用,二者运动规律相同,现以甲图为例.

(1)最低点动力学方程:

FT1-mg=mv 21L

所以FT1=mg+mv 21L

(2)最高点动力学方程:

FT2+mg=mv 22L

所以FT2=mv 22L-mg

例1 如图2所示,长度为L=0.4 m的轻绳,系一小球在竖直平面内做圆周运动,小球的质量为m=0.5 kg,小球半径不计,g取10 m/s2,求:

(1)小球刚好通过最高点时的速度大小;

答案 2 m/s

(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时,绳的拉力大小;

答案 15 N

(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N,小球运动过程中速度的最大值.

2.竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型

如图3所示,细杆上固定的小球和光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下做圆周运动.

(1)最高点的最小速度

由于杆和管在最高点处能对小球产生向上的支持力,故小球恰能到达最高点的最小速度v=0,此时小球受到的支持力FN=mg.

(2)小球通过最高点时,轨道对小球的弹力情况

例2 如图4,长为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直面内做圆周运动,A端连着一个质量m=2 kg的小球(半径不计).求在下述的两种情况下,通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2,取π2=10):

(1)杆做匀速圆周运动的转速为2 r/s;

圆周运动的临界问题

物体做圆周运动时,若物体的线速度大小、角速度发生变化,会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化,进而出现某些物理量或运动状态的突变,即出现临界状态,分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从小逐渐增大,分析各量的变化,找出临界状态.

通常碰到较多的是涉及如下三种力的作用:

(1)与绳的弹力有关的临界条件:绳弹力恰好为0.

(2)与支持面弹力有关的临界条件:支持力恰好为0.

(3)因静摩擦力而产生的临界问题:静摩擦力达到最大值.

例3 如图5所示,用一根长为l=1 m的细线,一端系一质量为m=1 kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为FT.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,结果可用根式表示)

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为多大?

例4 (2019·郑州市高一下学期期末)如图6甲所示,水平转盘上放有质量为m的物块,物块到转轴的距离为r,物块和转盘间的动摩擦因数为μ,设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知重力加速度为g.

(1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时,物块与转盘刚好能相对静止,求ω1的值;

(2)如图乙,将物块和转轴用细绳相连,当转盘的角速度ω2=μg3r时,求细绳的拉力FT2的大小;

... ... ...

专题强化圆周运动的综合分析PPT,第三部分内容:02随堂演练 逐点落实

1.(轻绳模型)杂技演员表演“水流星”,在长为1.6 m的细绳的一端,系一个与水的总质量为m=0.5 kg的大小不计的盛水容器,以绳的另一端为圆心,在竖直平面内做圆周运动,如图7所示,若“水流星”通过最高点时的速率为4 m/s,则下列说法正确的是(g取10 m/s2)

A.“水流星”通过最高点时,有水从容器中流出

B.“水流星”通过最高点时,绳的张力及容器底部受到的压力均为零

C.“水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用

D.“水流星”通过最高点时,绳子的拉力大小为5 N

2.(过山车模型)(多选)如图8所示,质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R,小球半径不计,小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环,则其通过最高点时下列表述正确的是

A.小球对圆环的压力大小等于mg

B.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力

C.小球的线速度大小等于

D.小球的向心加速度大小等于g

3.(轻杆模型)如图9所示,质量为m的小球固定在杆的一端,在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动.当小球运动到最高点时,瞬时速度大小为v=12Lg,L是球心到O点的距离,则球对杆的作用力是

A.12mg的拉力  B.12mg的压力

C.零  D.32mg的压力

4.(圆周运动的临界问题)(2019·双峰一中高一下学期期末)如图10所示,A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上,物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍,三物体的质量分别为2m、m、m,它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘旋转时,若A、B、C三物体均相对圆盘静止,则下列说法正确的是

A.A的向心加速度最大

B.B和C所受摩擦力大小相等

C.当圆盘转速缓慢增大时,C比A先滑动

D.当圆盘转速缓慢增大时,B比A先滑动

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